Давление газа: объяснение и задачи по физике 7 класса

Надутый шарик круглый, а накачанное колесо велосипеда твёрдое на ощупь: газ внутри давит на стенки со всех сторон. Давление газа в 7 классе объясняют ударами молекул о стенку, а считают по общей формуле p = F / S: сила этих ударов, делённая на площадь стенки. Ниже, от чего давление газа зависит и как решать задачи.

Суть простыми словами

Представь, что в закрытой комнате носятся тысячи теннисных мячей и всё время ударяются о стены. Каждый удар слабый, но их очень много, и стены чувствуют постоянное давление. Молекулы газа ведут себя так же: они беспорядочно движутся и бьют о стенки сосуда.

Давление газа растёт, если:

• сжать газ при той же температуре (объём меньше, молекулы чаще бьют по стенкам);
• нагреть газ в закрытом сосуде (молекулы летят быстрее, бьют чаще и сильнее);
• добавить газа в тот же сосуд (молекул больше, ударов больше).

Вычисляют давление так же, как для любой силы на площадь: p = F / S, где F — сила давления на стенку (Н), S — площадь стенки (м²), p — давление в паскалях (Па). Отсюда F = p · S.

Газ передаёт давление во все стороны одинаково (закон Паскаля): в надутом шарике давление на любую точку оболочки одно и то же, поэтому шарик круглый.

Разница с твёрдым телом принципиальная: твёрдое тело передаёт давление только в ту сторону, куда действует сила (кирпич давит на стол вниз, своим весом), а газ давит на стенки сосуда во всех направлениях, и в сосуде дело не в весе газа, а в ударах молекул.

Разобранная задача. Давление воздуха в шине 200 000 Па. Площадь участка стенки 0,01 м². С какой силой воздух давит на этот участок? F = p · S = 200 000 · 0,01 = 2000 Н. Такая большая сила не рвёт шину, потому что стенка прочная и с наружной стороны тоже давит воздух.

Где встречается на экзамене

Задачи про давление газа наш банк относит к заданиям ВПР: явления, гидростатика и практические задачи (ВПР по физике 7 класс). В 10–11 классе из этой темы вырастает молекулярная физика с уравнением состояния газа; для старших есть тренажёр «Газ в сосуде: уравнение Менделеева — Клапейрона».

Где ошибаются

1. Думают, что газ в сосуде давит из-за своего веса. Вес газа в баллоне или шине ничтожен, давление создают удары молекул. Атмосферное давление — другой случай: там давит вес всего воздушного слоя над нами.
2. Считают, что при нагревании давление падает. При постоянном объёме оно растёт: молекулы быстрее и бьют сильнее.
3. Ищут «формулу давления газа» отдельно. В 7 классе работает общая p = F / S; формулы с температурой и концентрацией появятся позже.
4. Не переводят площадь в м². 1 см² = 0,0001 м².

Шпаргалка за 30 секунд

В тренажёре «Давление и плотность» есть место «Атмосфера» с трубкой Торричелли: на нём видно, как давит воздух вокруг нас. Это мостик к следующей теме — атмосферное давление 7 класс. Проверить, как держится весь раздел про давление, поможет пробное по физике: тест и карта знаний с планом.